JP2015130791A - 並列接続インバータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、並列接続されたインバータのＰＷＭ同期信号にノイズが発生する場合、これを補完して、ＰＷＭキャリアが０に突然変更することを解決して、インバータの震えを防止する並列接続インバータ制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の方法は、パルス幅変調（ＰＷＭ）同期信号を受信する場合、予め設定されたＰＷＭ同期信号の検出範囲を確認して、ＰＷＭ同期信号受信時点でのＰＷＭキャリアの同期誤差を演算して、ＰＷＭキャリアのピークで前記同期誤差を補正することを特徴とする。
【選択図】図７

Description

本発明は、並列に接続されたインバータの制御方法に関するものである。

一般に、インバータとは、交流電源を直流電源に変換した後、制御部から入力されるパルス幅変調（Ｐｕｌｓｅ−Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）信号の制御によって、直流電源をＩＧＢＴのようなスイッチング素子でスイッチングして、交流電圧を出力することによって、電動機を駆動する機器である。

即ち、インバータは、電動機を効率よく制御するための機器であり、電動機の消耗電力を減らしてエネルギー効率を上げるように設計される。

一方、大容量モーターを駆動するためには、大容量のインバータを要するが、インバータの主な部品である絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＩＧＢＴ）とダイオードなどに対する開発限界によって、大容量インバータの実現が難しいため、複数の小容量インバータを並列接続して同期運転することで大容量モーターを駆動する。

複数のインバータが並列接続される場合、小容量のインバータで大容量のインバータを構成できるが、各インバータのＰＷＭキャリアが同期して駆動しなければならないが、ＰＷＭ同期信号にノイズが発生する場合、これを同期信号として認識して、ＰＷＭキャリアが０に変更されることによってＰＷＭキャリアが不規則に変動する問題点がある。また、ＰＷＭキャリアが強制的に０に変更されると、インバータの出力が震える現象が生じる問題がある。

韓国登録特許第１０−１３０４０５５号（２０１３．０９．０４公告） 特開２０１０−２８８４２０号（２０１０．１２．２４公開）

本発明が解決しようとする技術的課題は、並列接続されたインバータのＰＷＭ同期信号にノイズが発生する場合、これを補完して、ＰＷＭキャリアが０に突然変更することを解決して、インバータの震えを防止する並列接続インバータ制御方法を提供することである。

前記のような技術的課題を解決するために、複数のインバータが並列に接続されてモーターを駆動するシステムにおいて、前記複数のインバータを各々制御する、本発明の一実施形態の方法は、パルス幅変調（ＰＷＭ）同期信号を受信する場合、予め設定されたＰＷＭ同期信号の検出範囲を確認するステップと、ＰＷＭ同期信号受信時点でのＰＷＭキャリアの同期誤差を演算するステップと、ＰＷＭキャリアのピークで前記同期誤差を補正するステップと、を含んでもよい。

本発明の一実施形態の制御方法は、受信したＰＷＭ同期信号が検出範囲以外の場合、該当ＰＷＭ同期信号を無視するステップをさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態の制御方法は、ＰＷＭ同期信号受信時点でＰＷＭキャリアの同期誤差がない場合、予め設定された幅だけＰＷＭ同期信号検出範囲を縮小するステップをさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態の制御方法は、ＰＷＭキャリアの同期誤差を補正した場合、ＰＷＭ同期信号検出範囲を維持するステップをさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態の制御方法は、ＰＷＭ同期信号検出範囲を維持するステップをさらに含んでもよい。

本発明の一実施形態の制御方法は、ＰＷＭ同期信号検出範囲でＰＷＭ同期信号が受信されない場合、ＰＷＭ同期信号検出範囲を予め設定された幅だけ拡大するステップをさらに含んでもよい。

本発明により、ＰＷＭ同期信号のノイズを区分してインバータの誤動作を防止でき、ＰＷＭキャリアの同期化のためにキャリアの同期誤差を補正する方法を取ることによって、キャリアを強制的に０に同期しないため、インバータの出力が震える現象を防止する効果がある。

従って、本発明によると、並列接続されたインバータを安定的に駆動する効果がある。

本発明が適用される並列接続インバータシステムの一実施形態構成図である。 ＰＷＭキャリア同期を行わない場合の各インバータのＰＷＭキャリアを説明するための一例示図である。 ＰＷＭキャリア同期を行う場合、各インバータのＰＷＭキャリアを説明するための一例示図である。 従来インバータ制御方法の問題を説明するための一例示図である。 本発明のインバータ制御方法を説明するための一例示図である。 本発明のインバータ制御方法を説明するための一例示図である。 本発明の一実施形態の並列接続インバータ制御方法を説明するためのフローチャートである。

本発明は、多様な変更を加えることができて、多様な実施形態を有することができ、特定実施形態を図面に例示して詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されなければならない。

以下、添付図面を参照して本発明に係る好ましい一実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される並列接続インバータシステムの一実施形態構成図である。

図面に示したように、並列接続インバータシステムは、３相電源から３相電源が複数のインバータ１に入力されて、インバータから出力される３相出力は、モーター２に入力される。

複数のインバータ１のうちいずれか一つのインバータ（１−１）は、同期部１０を含み、ＰＷＭ同期信号を各々複数のインバータ１の制御部２０に伝送して、制御部２０は、ＰＷＭ同期信号により複数のスイッチング素子を含むインバータ部３０を制御することができる。また、インバータ部３０から出力される３相出力は、各インバータ１に提供される電流検出部４０により該当インバータ１の制御部２０に提供される。

各々のインバータ１の制御部２０は、単方向通信を行う。即ち、第１インバータ（１−１）の制御部（２０−１）は、第２インバータ１２の制御部（２０−２）に信号を伝達して、第Ｎインバータ（１−ｎ）の制御部（２０−ｎ）は、このような方式で第ｎ−１インバータ（１−（ｎ−１））の制御部（２０−（ｎ−１））から信号を受信して、第１インバータ（１−１）の制御部（２０−１）に信号を伝達する。

第１インバータ（１−１）の制御部（２０−１）は、ＰＷＭ同期信号を同期部１０に伝送することができる。

また、制御部２０は、ＰＷＭ同期信号によりＰＷＭキャリアを同期化して、インバータ部３０のスイッチングを制御することによって、モーター２に所定電圧と周波数の交流電圧を提供することができる。

ＰＷＭキャリアによりインバータ部３０のスイッチング素子を制御する方式に関しては、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するには自明であるため、その詳細な説明は省略する。

図１のようなシステムは、小容量のインバータ１で大容量モーター２を駆動することができる。このようなシステムを駆動する場合、各インバータ１のＰＷＭキャリアが同期されて同じ大きさで同じ時間に駆動されなければならない。

図２は、ＰＷＭキャリア同期を行わない場合の各インバータのＰＷＭキャリアを説明するための一例で、図３は、ＰＷＭキャリア同期を行う場合、各インバータのＰＷＭキャリアを説明するための一例示図である。

図２に示したように、各インバータのＰＷＭキャリアが同期されず各自駆動される場合、Ａ時点で循環電流が発生してインバータが故障する。

従って、図３のように、同期部１０によりＰＷＭが同期信号が複数のインバータ１に提供されて、ＰＷＭキャリアを０に変更して強制的に同期化する。しかし、このような従来の制御方法では、最初同期は容易であるが、ＰＷＭ同期信号にノイズが発生する場合、ＰＷＭ出力に大きな異常が発生する。

図４は、従来インバータ制御方法の問題を説明するための一例示図である。

図面に示したように、ＰＷＭ同期信号入力時点（Ｂ）でＰＷＭキャリアが０に変更されるが、ＰＷＭ同期信号にノイズが発生する場合、該当時点（Ｃ）で再びＰＷＭキャリアが０に変更されることによって、ＰＷＭキャリアが不規則に変更される問題がある。

このようにＰＷＭキャリアを強制的に０に変更すると、インバータ部３０から電流が出力された後、突然切れる状況が発生するので、同期瞬間にインバータ１の出力が震える現象が発生する問題点がある。

本発明は、前記のような問題点を解決するためのもので、ＰＷＭ同期信号のノイズを解決して、これによりインバータ出力が震える現象を解決する。

図５及び図６は、本発明のインバータ制御方法を説明するための一例示図であり、図５の（ａ）は、同期部１０が各インバータ１の制御部２０に提供するＰＷＭ同期信号を、（ｂ）乃至（ｄ）は、各インバータ１の制御部２０がインバータ部３０に提供するＰＷＭキャリアを示す。但し、本発明の説明では、３つのインバータ部に提供されるＰＷＭキャリアを例として示したが、本発明がこれに限定されることなく、ｎ個のインバータ１が並列接続される場合にはｎ個のＰＷＭキャリアが各々同期化されるは自明である。

図５に示したように、本発明の制御方法で、各制御部２０は、ＰＷＭ同期信号入力時点でＰＷＭキャリアの同期誤差を確認して、ＰＷＭキャリアのピーク（ｐｅａｋ）で該当同期誤差を補完することができる。

即ち、（ａ）の第１インバータのＰＷＭキャリアで、該当第１インバータの制御部２０は、ＰＷＭ同期信号が入力されるｔ１時点での同期誤差を確認して、Ｄに該当する同期誤差を確認して、該当ＰＷＭキャリアのピーク時点（ｔ２）に同期誤差補完（Ｅ）することで、同期化を行うことができる。

また、（ｂ）の第２インバータのＰＷＭキャリアで、該当第２インバータの制御部２０は、ＰＷＭ同期信号が入力されるｔ１時点での同期誤差を確認して、Ｆに該当する同期誤差を確認して、該当ＰＷＭキャリアのピーク時点（ｔ３）に同期誤差補完（Ｇ）することで、同期化を行うことができる。

また、図６に示したように、本発明の制御方法で各制御部２０は、ＰＷＭ同期信号に対する検出範囲を選定することができる。即ち、制御部２０は、インバータのＰＷＭキャリアが０の時点（Ｈ）から一定範囲（Ｉ〜Ｌ）を設定して、該当範囲内にＰＷＭ同期信号が入力されると、同期信号として認識して、残りの時点（Ｍ）に入力される信号に対しては、ノイズと見なすことができる。

図７は、本発明の一実施形態の並列接続インバータ制御方法を説明するためのフローチャートである。

図面に示したように、本発明の制御方法で、各インバータ１の制御部２０は、同期部１０からＰＷＭ同期信号を受信すると（Ｓ１０）、該当ＰＷＭ同期信号が図６のＩのような同期信号検出範囲以内であるか否かを確認して（Ｓ１５）、もしＰＷＭ同期信号検出範囲以内でない場合には、ノイズと見なして、該当同期信号を無視する（Ｓ２０）。この場合には、同期信号検出範囲を維持することができる（Ｓ４５）。即ち、例えば、図６の例でｔ３時点とｔ４時点との間に同期信号検出範囲以外でＰＷＭ同期信号が受信された場合（Ｍ）には、該当同期信号検出範囲をｔ４のように維持することができる（Ｋ→Ｌ）。

一方、もし、Ｓ１５でＰＷＭ同期信号検出範囲以内である場合、ＰＷＭ同期信号受信時点でＰＷＭキャリアの同期誤差を演算する（Ｓ２５）。

Ｓ２５の結果、誤差がない場合（Ｓ３０）、同期信号検出範囲を縮小することができる（Ｓ３５）。即ち、例えば、図６のｔ２でＰＷＭキャリアの誤差がないので、制御部２０は、同期信号検出範囲をｔ３でのように縮小することができる（Ｊ→Ｋ）。

一方、Ｓ３０で誤差がある場合には、キャリアピークに同期誤差を補正して（Ｓ４０）、同期信号検出範囲を維持することができる（Ｓ４５）。即ち、図６でｔ１時点に発生したキャリア同期誤差をキャリアピークで補正した後、ｔ２時点では検出範囲をそのまま維持することができる（Ｉ→Ｊ）。

図示はしなかったが、ＰＷＭ検出範囲以内でＰＷＭ同期信号が検出されない場合には、同期信号検出範囲を拡大することができる。

このように本発明の制御部は、ＰＷＭ同期信号検出範囲を変動することができる。これは、インバータ駆動初期には同期誤差が大きく発生するので、検出範囲を大きく設定して、インバータのＰＷＭキャリアが同期化された以後には検出範囲を狭めてノイズに対する対策を強化するためである。

ＰＷＭ同期信号検出範囲の変動（即ち、増加及び縮小）幅は、予め設定によって決定されていてもよい。

このように、本発明によると、ＰＷＭ同期信号のノイズを区分してインバータの誤動作を防止できて、ＰＷＭキャリアの同期化のためにキャリアの同期誤差を補正する方法を取ることによって、キャリアを強制的に０に同期しないことで、インバータの出力が震える現象を防止することができる。

従って、本発明によると、並列接続されたインバータを安定的に駆動することができる。

以上、本発明に係る実施形態が説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当分野において通常の知識を有する者ならば、これから多様な変形及び均等な範囲の実施形態が可能である点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、次の特許請求範囲によって決まらなければならない。

１ インバータ
２ モーター
１０ 同期部
２０ 制御部
３０ インバータ部

Claims (6)

1. 複数のインバータが並列に接続されてモーターを駆動するシステムで、前記複数のインバータを各々制御する方法において、
   パルス幅変調（ＰＷＭ）同期信号を受信する場合、予め設定されたＰＷＭ同期信号の検出範囲を確認するステップと、
   ＰＷＭ同期信号受信時点でのＰＷＭキャリアの同期誤差を演算するステップと、
   ＰＷＭキャリアのピークで前記同期誤差を補正するステップと、を含むことを特徴とする、制御方法。
2. 受信したＰＷＭ同期信号が検出範囲以外である場合、該当ＰＷＭ同期信号を無視するステップをさらに含む、請求項１に記載の制御方法。
3. ＰＷＭ同期信号受信時点でＰＷＭキャリアの同期誤差がない場合、予め設定された幅だけＰＷＭ同期信号検出範囲を縮小するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の制御方法。
4. ＰＷＭキャリアの同期誤差を補正した場合、ＰＷＭ同期信号検出範囲を維持するステップをさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御方法。
5. ＰＷＭ同期信号検出範囲を維持するステップをさらに含む、請求項２に記載の制御方法。
6. ＰＷＭ同期信号検出範囲でＰＷＭ同期信号が受信されない場合、ＰＷＭ同期信号検出範囲を予め設定された幅だけ拡大するステップをさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御方法。

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